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      用于電力線通信的路由協(xié)議的制作方法

      文檔序號:7886300閱讀:169來源:國知局
      專利名稱:用于電力線通信的路由協(xié)議的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      實施例總體涉及電力線通信(PLC),更具體地涉及用于PLC的路由協(xié)議。
      背景技術(shù)
      電力線通信(PLC)包括在也用于將電力傳輸?shù)阶∷⒔ㄖ锖推渌课莸南嗤橘|(zhì)(即,導(dǎo)線或?qū)w)上通信/傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。一旦部署,PLC系統(tǒng)能夠有廣泛的應(yīng)用,包括,例如自動讀表和荷載控制(即,實用型應(yīng)用)、機動車使用(例如,充電電動汽車)、家庭自動化(例如,控制設(shè)備、燈等)和/或計算機網(wǎng)絡(luò)(即,互聯(lián)網(wǎng)接入),等等。近來全世界正著手于各種PLC標準化工作,每種具有其自身的獨特特征。一般而言,可以根據(jù)本地規(guī)章、本地電力網(wǎng)絡(luò)的特性不同地實施PLC系統(tǒng)。競爭性PLC標準的示例包括IEEE1901、HomePlugAV、電力線智能計量進展(PRME)和ITU-T G.hn (例如,G.9960和G.9961)規(guī)范。

      發(fā)明內(nèi)容
      描述了用于在電力線通信(PLC)中實現(xiàn)路由協(xié)議的系統(tǒng)和方法。在一個說明性實施例中,方法可以包括將一跳廣播請求消息傳輸?shù)骄W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個全功能裝置的每個、從多個全功能裝置的一個或更多個接收響應(yīng)、至少部分基于響應(yīng)選擇多個全功能裝置中的一個作為自舉代理、將加入請求發(fā)送給自舉代理,其中自舉代理可以配置為將加入請求轉(zhuǎn)發(fā)給自舉服務(wù)器,該方法還包括響應(yīng)于成功地接入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)而將自舉代理設(shè)置為朝向自舉服務(wù)器的下一跳。在一些實現(xiàn)中,多個全功能裝置可以是PLC儀表或其它裝置(例如,充電器、網(wǎng)關(guān)、開關(guān)等),并且自舉服務(wù)器可以是PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器。上述每個響應(yīng)可以包括從其各PLC儀表到PLC數(shù)據(jù)集中器的路徑代價。同樣地,選擇全功能裝置可以包括選擇PLC儀表,其具有到PLC數(shù)據(jù)集中器的最低路徑代價。此外,PLC裝置可以配置為通過PLC數(shù)據(jù)集中器與另一 PLC裝置通信。同樣地,PLC裝置可以包括具有單個項的路由表,單個項對應(yīng)于到PLC數(shù)據(jù)集中器的路由。另一方面,PLC數(shù)據(jù)集中器可以包括具有多項的路由表,該多項對應(yīng)于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中多個元素的路由。該方法還可以包括通過自舉代理接收由自舉服務(wù)器發(fā)起的鏈路狀態(tài)請求消息,以及通過相同的自舉代理將鏈路狀態(tài)響應(yīng)傳輸給自舉服務(wù)器。另外或可替代地,該方法可以包括通過另一個自舉代理接收自舉服務(wù)器發(fā)起的改變下一跳消息,其中該改變下一跳消息基于確定自舉服務(wù)器未接收到響應(yīng)于指向PLC裝置的鏈路狀態(tài)請求的鏈路狀態(tài)響應(yīng)消息而發(fā)起,該方法還包括設(shè)置其它自舉代理作為朝向自舉服務(wù)器的下一跳。在某些情形下,該方法可以包括響應(yīng)于確定在超時時段到期時沒有收到來自自舉服務(wù)器的?;钕⒍貜?fù)上述操作中的一個或更多個。例如,該超時時段可以大于另一個超時時段,自舉服務(wù) 器配置為在所述的另一個超時時段后將PLC裝置指定為不可達。在另一個說明性實施例中,方法可以包括維護對于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中多個PLC儀表的路由表、從PLC儀表接收加入請求,該加入請求由自舉代理轉(zhuǎn)發(fā)/中繼,方法還包括接受加入請求,以及更新路由表以添加相應(yīng)于該PLC儀表的記錄,其中該記錄設(shè)置自舉代理作為朝向PLC儀表的倒數(shù)第二跳。在該實施例中,可以通過PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器執(zhí)行該方法。而且,在PLC儀表接收到由PLC儀表向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個全功能裝置的每個發(fā)出的一跳廣播請求消息的響應(yīng)后,并且在PLC儀表至少部分基于該響應(yīng)已經(jīng)選擇多個全功能裝置中的一個作為自舉代理后,自舉代理可以將加入消息轉(zhuǎn)發(fā)。該方法還可以包括將鏈路狀態(tài)請求傳輸給PLC儀表,并且一旦確定超時時段(timeout)到期后未接收到相應(yīng)于鏈路狀態(tài)請求的鏈路狀態(tài)響應(yīng),則嘗試基于路由表識別到PLC儀表的新路由。響應(yīng)于識別新路由,該方法可以包括通過新路由將改變下一跳請求傳輸給PLC儀表,其中超時時段小于另一個超時時段,PLC儀表被配置為在所述另一個超時時段后嘗試重新加入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。另一方面,響應(yīng)于無法識別新路由,該方法可以包括將PLC儀表標記為不可達。在另一個說明性實施例中,方法可以包括:至少部分基于對傳輸給多個其它PLC裝置中的一跳廣播請求消息的響應(yīng),選擇網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個其它PLC裝置中的一個作為自舉代理,其中自舉代理具有到PLC數(shù)據(jù)集中器的最低路徑代價;通過自舉代理向PLC數(shù)據(jù)集中器發(fā)送加入請求, 以及設(shè)置自舉代理作為朝向PLC數(shù)據(jù)集中器的下一跳。在一些情形下,PLC裝置可以包括對應(yīng)于到PLC數(shù)據(jù)集中器的路由的信息,并且其可以不包括對應(yīng)于其它路由的信息。該方法還可以包括接收由PLC數(shù)據(jù)集中器發(fā)起的改變下一跳消息,以及設(shè)置另一個自舉代理作為朝向PLC數(shù)據(jù)集中器的下一跳。另外或者可替代地,該方法可以包括,響應(yīng)于確定在超時時段到期時沒有接收到來自PLC數(shù)據(jù)集中器的保活消息而選擇多個其它PLC裝置中的另一個作為自舉代理,其中該超時時段大于另一個超時時段,PLC數(shù)據(jù)集中器配置為在該另一個超時時段后將PLC裝置指定為不可達。在一些實施例中,可以通過一個或更多個PLC裝置(例如,PLC儀表、PLC數(shù)據(jù)集中器等)執(zhí)行本文中描述的一個或更多方法。在其它實施例中,有形電子存儲介質(zhì)可以具有存儲在其上的程序指令,一旦由一個或更多個PLC裝置內(nèi)的處理器執(zhí)行該程序指令,將引起該一個或更多個PLC裝置執(zhí)行本文中公開的一個或更多操作。這種處理器的實例包括但不限于數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、片上系統(tǒng)(SoC)電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器或微控制器。在另一個實施例中,PLC裝置可以包括至少一個處理器和耦合到至少一個處理器的存儲器,存儲器配置為存儲至少一個處理器可以執(zhí)行的程序指令,從而引起PLC裝置執(zhí)行本文中公開的一個或更多操作。


      圖1是根據(jù)一些實施例的PLC系統(tǒng)的圖示。圖2是根據(jù)一些實施例的PLC裝置或調(diào)制解調(diào)器的方框圖。圖3是根據(jù)一些實施例的PLC網(wǎng)關(guān)的方框圖。圖4是根據(jù)一些實施例的PLC數(shù)據(jù)集中器的方框圖。圖5是根據(jù)一些實施例的PLC網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的圖示。
      圖6是根據(jù)一些實施例的自舉程序的流程圖。圖7是根據(jù)一些實施例的源路由報頭的圖示。圖8是根據(jù)一些實施例的鏈路狀態(tài)請求的圖示。圖9是根據(jù)一些實施例的鏈路狀態(tài)響應(yīng)的圖示。圖10是根據(jù)一些實施例的下一跳改變請求的圖示。圖11是根據(jù)一些實施例的?;钕⒌膱D示。圖12是根據(jù)一些實施例的?;铐憫?yīng)的圖示。圖13是根據(jù)一些實施例的集成電路的方框圖示。
      具體實施例方式圖1描述根據(jù)一些說明性實施例的電力線通信(PLC)系統(tǒng)。來自變電站101的中壓(MV)電力線103通常承載上萬伏范圍內(nèi)的電壓。變壓器104將MV電力降低到LV線路105上的低壓(LV)電力,承載的電壓在100-240VAC范圍內(nèi)。變壓器104通常設(shè)計為在50_60Hz范圍內(nèi)的很低的頻率下操作。變壓器104通常不允許高頻信號,例如大于IOOKHz的信號,在LV線路105和MV線路103之間通過。LV線路105經(jīng)通常安裝在住所102a_n外部的儀表106a-n向用戶供應(yīng)電力(雖然稱為“住所”,但是房屋102a-n可以包括接收和/或消耗電力的任何類型的建筑物、機構(gòu)或場所)。斷路器面板,例如面板107,提供儀表106η和住所102η內(nèi)的電線108之間的接口。電線108將電力傳送給出口 110、開關(guān)111和住所102η內(nèi)的其他電力裝置。圖1中圖示的 電力線拓撲結(jié)構(gòu)可以用來將高速通信傳送至住所102a_n。在一些實施方式中,電力線通信PLC調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可以在儀表106a_n處耦合到LV電力線105。PLC調(diào)制解調(diào)器/網(wǎng)關(guān)112a-n可以用于通過MV/LV線路103/105傳輸和接收數(shù)據(jù)信號。這種數(shù)據(jù)信號可以用于支持計量和電力傳送應(yīng)用(例如,智能電網(wǎng)應(yīng)用)、通信系統(tǒng)、高速互聯(lián)網(wǎng)、電話、視頻會議和視頻傳送,等等。通過在電力傳送網(wǎng)絡(luò)上傳輸電信和/或數(shù)據(jù)信號,不需要安裝新電纜到每個訂購者102a-n中。因此,通過使用現(xiàn)有的電力分配系統(tǒng)來承載數(shù)據(jù)信號,顯著的成本節(jié)約成為可能。用于在電力線上傳輸數(shù)據(jù)的說明性方法可以使用頻率不同于電力信號的載波信號。該載波信號可以通過數(shù)據(jù)來調(diào)制,例如使用正交頻分多路復(fù)用(OFDM)方案等等。住所102a_n處的PLC調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a_n使用MV/LV電力網(wǎng)絡(luò)承載去往和來自PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器114的數(shù)據(jù)信號,不需要額外的接線。集中器114可以耦合到MV線路103或LV線路105。調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a_n可以支撐多個應(yīng)用,例如高速寬帶因特網(wǎng)鏈接、窄帶控制應(yīng)用、低帶寬數(shù)據(jù)收集應(yīng)用等等。在家庭環(huán)境中,例如,調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可以進一步實現(xiàn)家庭和建筑物在熱量和空氣調(diào)節(jié)、照明和安全性方面的自動化。此外,PLC調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)關(guān)112a-n可以使電動車輛和其它設(shè)備實現(xiàn)AC或DC充電。AC或DC充電器的示例圖示為PLC裝置113。在房屋外,電力線通信網(wǎng)絡(luò)可以提供街道照明控制和遠程電力儀表數(shù)據(jù)收集。一個或更多PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器114可以經(jīng)網(wǎng)絡(luò)120耦合到控制中心130(公用事業(yè)公司)。網(wǎng)絡(luò)120可以包括,例如基于IP的網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)、WiMax網(wǎng)絡(luò)等等。同樣,控制中心130可以配置為通過(多個)集中器114從(多個)網(wǎng)關(guān)112和/或(多個)裝置113收集電力消耗和其它類型的相關(guān)信息。另外或者可替代地,控制中心130可以配置為實現(xiàn)智能電網(wǎng)政策和其它規(guī)章或商業(yè)規(guī)則,采用的方式是通過(多個)集中器114將這些規(guī)章或商業(yè)規(guī)則傳送給每個網(wǎng)關(guān)112和/或裝置113。圖2是根據(jù)一些實施例的PLC裝置113的方框圖。如圖所示,可以以允許PLC裝置113使用切換/開關(guān)電路等切換導(dǎo)線108a和108b之間的連接的方式將AC接口 201耦合到房屋112η內(nèi)的電線108a和108b。然而,在其它實施例中,AC接口 201可以連接到單一導(dǎo)線108 (B卩,不將導(dǎo)線108分為導(dǎo)線108a和108b),并且不提供這種切換功能。在操作中,AC接口 201可以允許PLC引擎202通過導(dǎo)線108a_b接收和傳輸PLC信號。在一些情形中,PLC裝置113可以是PLC調(diào)制解調(diào)器。另外或者可替代地,PLC裝置113可以是智能電網(wǎng)裝置的一部分(例如,AC或DC充電器、儀表等)、一臺設(shè)備或位于房屋112η內(nèi)部或外部的其它電力元件(例如,街道照明等)的控制模塊。PLC引擎202可以配置為使用特定頻帶通過AC接口 201在導(dǎo)線108a和/或108b上傳輸和/或接收PLC信號。在一些實施例中,PLC引擎202可以配置為傳輸OFDM信號,但是也可以使用其它類型的調(diào)制方案。同樣,PLC引擎202可以包括或者以其他方式配置為與計量或監(jiān)控電路(未顯示)通信,該計量或監(jiān)控電路依次配置為經(jīng)導(dǎo)線108、108a和/或108b測量特定裝置或設(shè)備的電力消耗特性。PLC引擎202可以接收此類電力消耗信息,將其編碼為一個或更多個PLC信號,并且在導(dǎo)線108、108a和/或108b上將其傳輸至較高階的PLC裝置(例如,PLC網(wǎng)關(guān)112η、數(shù)據(jù)聚合器114等)以進一步處理。相反,PLC引擎202可以從此類較高階PLC裝置接收編碼成PLC信號的指令和/或其它信息,例如,以允許PLC引擎202選擇其操作的具體頻帶。圖3是根據(jù)一些實施例的PLC網(wǎng)關(guān)112的方框圖。如該實例中所示,網(wǎng)關(guān)引擎301耦合到儀表接口 302、本地通信接口 304和頻帶使用數(shù)據(jù)庫304。儀表接口 302耦合到儀表106,并且本地通信接口 304耦合到各種PLC裝置(例如PLC裝置113)的一個或多個。本地通信接口 304可以提供各種通信協(xié)議,例如,ZIGBEE、BLUETOOTH (藍牙)、W1-F1、W1-MAX、ETHERNET (以太網(wǎng))等,其可以使網(wǎng)關(guān)112與廣泛的不同裝置和設(shè)備通信。在操作中,網(wǎng)關(guān)引擎301可以配置成從PL C裝置113和/或其它裝置以及儀表106收集通信,并且用作這些各種裝置和PLC數(shù)據(jù)集中器114之間的接口。網(wǎng)關(guān)引擎301還可以配置成將頻帶分配給具體裝置和/或?qū)⑿畔⑻峁┙o此類裝置,使他們能夠自指定其自身的操作頻率。在一些實施例中,PLC網(wǎng)關(guān)112可以布置在房屋102η內(nèi)或靠近房屋102η,并且用作去往和/或來自房屋102η的所有PLC通信的網(wǎng)關(guān)。然而,在其它實施例中,可以不存在PLC網(wǎng)關(guān)112,并且PLC裝置113 (以及儀表106η和/或其它設(shè)備)可以直接與PLC數(shù)據(jù)集中器114通信。當(dāng)存在PLC網(wǎng)關(guān)112時,其可以包括數(shù)據(jù)庫304,該數(shù)據(jù)庫304具有例如由房屋102η內(nèi)的各種PLC裝置113最近使用的頻帶記錄。此類記錄的示例可以包括,例如裝置識別信息(例如,序列號、裝置ID等)、應(yīng)用配置文件(profile)、裝置類別和/或最近分配的頻帶。同樣,網(wǎng)關(guān)引擎301可以將數(shù)據(jù)庫304用于指定、分配或另外管理為其各種PLC裝置指定的頻帶。圖4是根據(jù)一些實施例的PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器114的方框圖。網(wǎng)關(guān)接口 401耦合到數(shù)據(jù)集中器引擎402,并且可以配置為與一個或更多PLC網(wǎng)關(guān)112a-n通信。網(wǎng)絡(luò)接口 403也耦合到數(shù)據(jù)集中器引擎402,并且可以配置為與網(wǎng)絡(luò)120通信。在操作中,數(shù)據(jù)集中器引擎402可以用于在將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心130前從多個網(wǎng)關(guān)112a-n收集信息和數(shù)據(jù)。在不存在PLC網(wǎng)關(guān)112a-n的情況下,可以用儀表和/或裝置接口(未顯示)替代網(wǎng)關(guān)接口 401,儀表和/或裝置接口配置為直接與儀表116a-n、PLC裝置113和/或其它設(shè)備直接通信。此外,如果不存在PLC網(wǎng)關(guān)112a-n,則頻率使用數(shù)據(jù)庫404可以配置為存儲與以上關(guān)于數(shù)據(jù)庫304描述的記錄相類似的記錄。圖5是根據(jù)一些實施例的PLC網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)500的圖示。為了易于解釋,下面將網(wǎng)絡(luò)500描述為基于IPv6的低功率無線個域網(wǎng)絡(luò)(6LoWPAN),其使用在Internet EngineeringTask Force’ s (IETF) RFC4944規(guī)范中使用的術(shù)語。然而,應(yīng)該理解,其它類型的網(wǎng)絡(luò)可以用在其它替代性實施例中。
      如所圖示的,可以在網(wǎng)絡(luò)500內(nèi)使用若干全功能裝置(FFD),包括LoWPAN自舉裝置(LBD), LoffPAN自舉代理(LBA)、LoWPAN自舉服務(wù)器(LBS)。LBD,例如新PLC裝置501,可以假定為在加入網(wǎng)絡(luò)之前具有很少或沒有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)500的信息。LBA,例如PLC裝置502,是已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)500的FFD,并且因此是其成員之一。PLC裝置502還是新PLC裝置501的鄰居,并且因此其可以配置為通過從PLC裝置501接收協(xié)議消息以及將其轉(zhuǎn)發(fā)給LBS (例如PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器503)來輔助新PLC裝置501的(多個)自舉程序。用于在網(wǎng)絡(luò)(例如網(wǎng)絡(luò)500沖路由消息的典型程序可以使用6LoWPAN無線自組網(wǎng)按需距離矢量路由(Ad Hoc On-Demand DistanceVector Routing) (LOAD)協(xié)議,其是基于無線自組網(wǎng)按需距離矢量(AODV)路由算法的簡化的按需路由協(xié)議。然而,如本文的發(fā)明者所認識到的,LOAD協(xié)議具有許多缺點。例如,每個路由發(fā)現(xiàn)操作需要網(wǎng)絡(luò)范圍的廣播流量。如果多個節(jié)點同時開始路由發(fā)現(xiàn),則可能導(dǎo)致過量的廣播流量。而且,任何節(jié)點(例如,任何LBD或LBA)中路由表項的數(shù)目依賴于其在網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中的位置。與在網(wǎng)絡(luò)500邊緣的節(jié)點(例如,501)相比,靠近PLC數(shù)據(jù)集中器的節(jié)點(例如,503)通常需要維護較大數(shù)目的路由表項。并且,路由不是自動建立的。路由建立由流量觸發(fā),由于沒有現(xiàn)有路由,其通常導(dǎo)致第一分組的較高延遲。如果節(jié)點/鏈路出現(xiàn)故障(go down),則鄰居節(jié)點不開始自動路由發(fā)現(xiàn)以獲得跨越故障節(jié)點/鏈路的路由。路由修復(fù)同樣根據(jù)需求進行,并且由數(shù)據(jù)流量觸發(fā)。另外,由于路由發(fā)現(xiàn)涉及廣播操作,因此可能由于沖突或類似原因而無法發(fā)現(xiàn)最佳路由。為了解決這些和其它問題,本文的發(fā)明者已經(jīng)開發(fā)了一種路由協(xié)議,其在各種實施方式中可以解決與LOAD協(xié)議相關(guān)的一個或更多個上述問題。在一些實施例中,本文中討論的技術(shù)可適用于PLC G3標準;但是也可以使用其它標準。一般而言,可以假定沒有內(nèi)部儀表流量,并且所有流量在PLC集中器503和儀表(B卩,其它PLC裝置,例如LBA和LBD)之間。還可以假定一直給PLC裝置或儀表加電,并且儀表不是可移動的。然而,在其它實施例中,這些假設(shè)中的一個或更多是不需要的。如下面更詳細的討論,在一些實施例中,每個節(jié)點(S卩,LBD和LBA中的每個)可以在路由表中維護用于路由到PLC數(shù)據(jù)集中器503 (S卩,LBS)的單個項。當(dāng)向任何服務(wù)節(jié)點發(fā)送信息包時,PLC數(shù)據(jù)集中器503可以使用源路由。如果“η”是允許的最大跳數(shù),則最差情形源路由開銷是“2η+1”字節(jié)。在一些情形下,一個字節(jié)可以用于包括在源路由報頭中的短地址數(shù)量(4比特)和跳索引(4比特),后跟“η”個短地址。關(guān)于路由建立,可能不需要明確的路由發(fā)現(xiàn)操作,并且路由建立可以作為自舉程序的部分發(fā)生。進一步,至于路由維護,PLC數(shù)據(jù)集中器503可以維護用于整個網(wǎng)絡(luò)的完整路由表,并且可以通過頻繁的鏈路狀態(tài)請求(LSR)來更新其路由表狀態(tài)。如果檢測到“無效(dead)路由”,則PLC數(shù)據(jù)集中器503還可以發(fā)出下一跳改變(NextHop Change, NHC)命令,并且其可以擁有用于維護的算法。同樣,在一些實施例中,每個PLC裝置可能必須維護其路由表中的僅單個項一即,到PLC數(shù)據(jù)集中器503的默認路由。例如,與具有“η”個節(jié)點的PAN中路由表必須保存“η”個路由項的協(xié)議相比,該特征能夠?qū)е麓鎯ζ鞴?jié)約。而且,可能不存在網(wǎng)絡(luò)范圍的廣播,其可能導(dǎo)致應(yīng)用流量的吞吐量大幅提高。在一些實施方式中,PLC數(shù)據(jù)集中器503可以具有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)完整拓撲的信息。從而,PLC數(shù)據(jù)集中器503可以處于能夠計算去往和來自網(wǎng)絡(luò)中每個裝置的最佳路由的位置中。進一步,可能不存在流量觸發(fā)的路由發(fā)現(xiàn)。可以在PLC裝置加入網(wǎng)絡(luò)時建立路由,這意味著當(dāng)流量等待路由被首次建立時,流量不需要緩沖。在特定節(jié)點或成組節(jié)點不可達的情況下,PLC數(shù)據(jù)集中器503可以在(多個)新路由可用的情況下使用網(wǎng)絡(luò)拓撲信 息來計算至不可達節(jié)點的該(多個)新路由。圖6是根據(jù)一些實施例的自舉程序或方法600的流程圖。如之前所述,在一些實施例中,可能不存在明確的路由發(fā)現(xiàn)操作,并且路由建立可能發(fā)生在自舉程序期間。在方框601中,LBD可以發(fā)送I跳廣播信標請求幀。鄰近的任何FFD可以通過發(fā)送具有其網(wǎng)絡(luò)標識、短地址、到LBS的路徑代價和/或其它性能的信標幀進行應(yīng)答。在方框602中,LBD可以從各FDD接收響應(yīng)。在方框603中,LBD可以選擇信標發(fā)送方,其具有到LBS的最小路徑代價,并且選擇的FDD可以充當(dāng)LBA的角色。然后,在方框604中,LBD可以發(fā)送加入幀或消息給LBA。在一些實施方式中,加入消息可以包括攜帶LBD的擴展唯一標識符(ΕΠ )-64地址的字段。在方框605中,當(dāng)LBA接收到該幀時,LBA可以將該幀轉(zhuǎn)發(fā)給LBS。在方框606中,一旦新節(jié)點成功加入PAN,LBS可以將LBA記錄為朝向加入節(jié)點(LBD)的倒數(shù)第二跳。在方框607中,新加入的節(jié)點可以將LBA的地址設(shè)置為朝LBS的下一跳。一旦LBD (即,PLC裝置)已經(jīng)加入網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),其便可以使用源路由從LBS (B卩,PLC數(shù)據(jù)集中器或路由器)接收通信。圖7是根據(jù)一些實施例的源路由報頭的圖示。如圖所示,源路由報頭可以包括報頭類型塊或字段(ESC Hdr Type),后跟唯一命令標識塊或字段(CmdId “0x80”),并且其后是源路由信息塊或字段(Src Routing Info)。源路由信息塊可以依次包括多個跳計數(shù)(例如,4比特)、跳索引(例如,4比特)和多個地址(例如,每個地址2字節(jié))。例如,跳計數(shù)可以指示消息離開PLC數(shù)據(jù)集中器并到達PLC裝置需要多少跳,跳索引可以在消息跨越網(wǎng)絡(luò)時在每個中間跳被增加,隨后的地址可以識別給定路由中的每個PLC 裝置。當(dāng)PLC裝置與網(wǎng)絡(luò)相互作用時,PLC數(shù)據(jù)集中器可以執(zhí)行特定的路由維護程序。如上所述,在一些實施方式中,PLC數(shù)據(jù)集中器可以維護整個網(wǎng)絡(luò)的地圖。同樣,PLC數(shù)據(jù)集中器可以從各節(jié)點或PLC裝置請求鏈路狀態(tài)信息,并且其可以使用該信息來更新其地圖。此地圖可允許集中器選擇朝特定PLC裝置的最佳(或更好)路由,反之亦然。圖8是根據(jù)一些實施例的鏈路狀態(tài)請求的圖示。如圖所示,該鏈路狀態(tài)請求可以作為控制消息的一部分(例如,具有或不具有有效載荷)由PLC數(shù)據(jù)集中器傳輸給PLC裝置。該請求可以包括,例如報頭類型塊或字段(ESC Hdr Type),隨后是唯一命令標識塊或字段(Cmd Id“0x81”)。圖9是根據(jù)一些實施例的鏈路狀態(tài)響應(yīng)的圖示。此類響應(yīng)可以,例如從PLC裝置傳輸?shù)絇LC數(shù)據(jù)集中器,并且其也可以是控制消息的一部分。如圖所示,該響應(yīng)可以包括報頭類型塊或字段(ESCHdr Type),隨后是唯一命令標識塊或字段(Cmd Id “0x82”)和鏈路狀態(tài)響應(yīng)信息塊或字段。鏈路狀態(tài)響應(yīng)信息塊可以包括鏈路計數(shù)(例如,I字節(jié)),隨后是一個或更多組地址塊或字段(例如,2字節(jié))和鏈路成本塊或字段(例如,I字節(jié))。鏈路計數(shù)可以標識響應(yīng)消息中鏈路的數(shù)量,而每個地址/鏈路成本對可以提供關(guān)于鏈路狀態(tài)的附加信息,包括相鄰PLC裝置的這些信息。如果PLC數(shù)據(jù)集中器在一段時間內(nèi)未從PLC裝置獲得任何響應(yīng),則其可以在拓撲地圖中查尋替代路由。如果拓撲指示存在到該PLC裝置的另一個路由,則PLC數(shù)據(jù)集中器可以向PLC裝置通過替代路由發(fā)送“改變下一跳”請求。圖10是根據(jù)一些實施例的下一跳改變請求的圖示。再次,下一跳改變請求可以作為控制消息等被傳輸。如圖所示,下一跳改變消息可以包括報頭類型塊或字段(ESC Hdr Type),隨后是唯一命令標識塊或字段(CmdId “0x83”)和新的下一跳塊或字段(例如,2字節(jié))。例如,新的下一跳塊可以向PLC裝置指示在隨后的通信中使用哪一個替代的LBA裝置。在一些實施例中,如果PLC數(shù)據(jù)集中器不能識別替代的路由,則其可以在其地圖和/或路由表中將PLC裝置指定為“不可達”。而且,在操作期間,PLC裝置可以從PLC數(shù)據(jù)集中器接收周期性“?;睢?。在某些情形下,?;钫埱?響應(yīng)可以附帶發(fā)生在PLC數(shù)據(jù)集中器與PLC裝置之間交換的正常數(shù)據(jù)流量上。圖11和12是根據(jù)一些實施例的?;钫埱蠛晚憫?yīng)的圖示。如圖所示,保活請求可以包括報頭類型塊或字段(ESC Hdr Type),隨后是唯一命令標識塊或字段(Cmdld“0x84”),而保活響應(yīng)可以類似地 包括報頭類型塊或字段(ESC HdrType),隨后是唯一命令標識塊或字段(Cmd Id “0x85”)。在一些實施例中,如果PLC裝置在限定的時間間隔內(nèi)未接收到?;睿瑒t其可以嘗試重新加入網(wǎng)絡(luò),例如,使用以上概述的自舉程序。此外,在一些實施方式中,PLC數(shù)據(jù)集中器使用的“PLC裝置不可達”超時時段可以配置為小于PLC裝置使用的“PLC數(shù)據(jù)集中器不可達”。類似地,PLC數(shù)據(jù)集中器可以周期性地發(fā)出信標請求,以等待現(xiàn)有的或新的PLC裝置進行響應(yīng)。當(dāng)PLC裝置響應(yīng)來自于集中器的消息時,其可以使用默認路由(到集中器)來路由該響應(yīng),或者其可以使用接收的源路由信息來源路由該響應(yīng)一直回到數(shù)據(jù)集中器。圖13是根據(jù)一些實施例的集成電路的方框圖。在某些情形下,圖1-4顯示的裝置和/或設(shè)備中的一個或更多可以如圖13所示實施。在一些實施例中,集成電路1302可以是數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、片上系統(tǒng)(SoC)電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器、微控制器等等。集成電路1302耦合到一個或更多個外圍設(shè)備1304和外部存儲器1303。在某些情形下,外部存儲器1303可用來存儲和/或維護圖3和4中顯示的數(shù)據(jù)庫304和/或404。而且,集成電路1302可以包括用于將信號傳給外部存儲器1303的驅(qū)動器,以及用于將信號傳給外圍設(shè)備1304的另一驅(qū)動器。還提供了電源1301,其將供電電壓提供給集成電路1302,并將一個或更多個供電電壓提供給存儲器1303和/或外圍設(shè)備1304。在一些實施例中,可以包括一個以上的集成電路1302的實例(也可以包括一個以上的外部存儲器1303)。外圍設(shè)備1304可以包括任何需要的電路,這取決于PLC系統(tǒng)的類型。例如,在一個實施例中,外圍設(shè)備1304可以實現(xiàn)本地通信接口 303,并且包括用于各種無線通信類型的裝置,無線通信類型例如W1-F1、ZIGBEE、BLUET00TH、蜂窩、全球定位系統(tǒng)等等。外圍設(shè)備1304還可以包括附加存儲裝置,包括RAM存儲裝置、固體存儲裝置或磁盤存儲裝置。在某些情形下,外圍設(shè)備1304可以包括用戶接口裝置,例如顯示屏,其包括觸控式顯示屏或多點觸控式顯示屏、鍵盤或其它輸入裝置、麥克風(fēng)、揚聲器等。外部存儲器1303可以包括任何類型的存儲器。例如,外部存儲器1303可以包括SRAM、非易失性RAM (NVRAM,例如“閃”存)和/或動態(tài)RAM (DRAM),例如同步DRAM (SDRAM)、雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR、DDR2、DDR3等)SDRAM、DRAM等。外部存儲器1303可以包括其上安裝有存儲器裝置的一個或更多個存儲器模塊,例如單列直插存儲器模塊(SIMM)、雙列直插存儲器模塊(DMM)等。應(yīng)該理解,關(guān)于圖5-12討論的各種操作可以同時和/或按順序執(zhí)行。應(yīng)該進一步明白,每個操作可以以任何順序執(zhí)行,并且可以執(zhí)行一次或反復(fù)執(zhí)行。在各種實施例中,圖2-4顯示的模塊可以表示成組軟件例程、邏輯功能和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),其配置為執(zhí)行指定操作。盡管這些模塊顯示為不同的邏輯塊,但在其它實施例中,這些模塊執(zhí)行的操作中的至少一些可以結(jié)合到較少的塊中。相反,可以實施圖2-4顯示的模塊中任意給定的一個模塊,使得其操作分到兩個或更多邏輯塊中。此外,雖然這些模塊顯示為具有特定的配置,但是在其它實施例中,可以以其它合適方式重新布置這些各種模塊。本文描述的操作中的許多操作可以在硬件、軟件和/或固件和/或其任意組合中實施。當(dāng)在軟件中實施時,代碼段執(zhí)行必要的任務(wù)或操作。程序或代碼段可以存儲在處理器可讀、計算機可讀或機器可讀介質(zhì)中。處理器可讀、計算機可讀或機器可讀介質(zhì)可以包括能夠存儲或傳遞信息的任何裝置或介質(zhì)。此類處理器可讀介質(zhì)的實例包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器裝置、閃存、ROM、可擦除ROM (ER0M)、軟盤、緊致磁盤、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)等。軟件代碼段可以存儲在任何易失性或非易失性存儲裝置中,例如硬盤驅(qū)動器、閃存、固態(tài)存儲器、光盤、CD、DVD、計算機程序產(chǎn)品或其它存儲器裝置,其提供有形計算機可讀或機器可讀存儲用于處理器或中間件容器服務(wù)。在其它實施例中,存儲器可以是若干物理存儲裝置的虛擬化,其中物理存儲裝置具有相同的或不同的類型。代碼段可以從存儲器經(jīng)內(nèi)部總線、另一計算機網(wǎng)絡(luò)(例如互聯(lián)網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng))或通過其他有線或無線網(wǎng)絡(luò)下載或傳送到處理器或容器。
      `
      本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解,在要求保護的發(fā)明的范圍內(nèi),可以對描述的說明性實施例做出各種修改,并且可以實現(xiàn)很多其它實施例。
      權(quán)利要求
      1.一種方法,其包括: 由電力線通信(PLC)裝置(501)執(zhí)行以下操作: (a)將一跳廣播請求消息傳輸給網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500)中的多個全功能裝置的每個(601); (b)從所述多個全功能裝置中的一個或更多個接收響應(yīng)(602); (c)至少部分基于所述響應(yīng)選擇所述多個全功能裝置中的一個作為自舉代理(502)(603); Cd)向所述自舉代理(502)發(fā)送加入請求(604),所述自舉代理(502)配置為將所述加入請求轉(zhuǎn)發(fā)給自舉服務(wù)器(503) (605);以及 (e)響應(yīng)于成功地加入所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500),將所述自舉代理(502)設(shè)置為朝向所述自舉服務(wù)器(503)的下一跳(607)。
      2.如權(quán)利請求I所述的方法,其中所述多個全功能裝置中的一個或更多個是PLC儀表(106),并且其中所述自舉服務(wù)器(502)是PLC數(shù)據(jù)集中器(114、503)。
      3.如權(quán)利請求2所述的方法,其中所述響應(yīng)中的每個包括從各PLC儀表到所述PLC數(shù)據(jù)集中器(114、503)的路徑代價,并且其中選擇所述全功能裝置包括選擇具有到所述PLC數(shù)據(jù)集中器(I 14、503)的最低路徑代價的PLC儀表(603)。
      4.如權(quán)利請求3所述的方法,其中所述PLC裝置(501)配置為通過所述PLC數(shù)據(jù)集中器(114、503)與另一 PLC裝置通信。
      5.如權(quán)利請求4所述的方法,其中所述PLC裝置(501)包括具有單個項的路由表,所述單個項對應(yīng)于到所述PLC數(shù)據(jù)集中器(114、503)的路由。
      6.如權(quán)利請求5所述的方法,其中所述PLC數(shù)據(jù)集中器(114、503)包括具有多個項的路由表,所述多個項對應(yīng)于所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500)中多個元件的路由。
      7.如權(quán)利請求I所述的方法,其進一步包括: 所述PLC裝置(501)執(zhí)行以下操作: 通過所述自舉代理接收由所述自舉服務(wù)器發(fā)起的鏈路狀態(tài)請求消息;以及 通過所述自舉代理將鏈路狀態(tài)響應(yīng)傳輸給所述自舉服務(wù)器。
      8.如權(quán)利請求I所述的方法,其進一步包括: 所述PLC裝置(501)執(zhí)行以下操作: 通過另一自舉代理(502)接收由所述自舉服務(wù)器(503)發(fā)起的改變下一跳消息,所述改變下一跳消息基于確定所述自舉服務(wù)器(503 )未收到響應(yīng)于指向所述PLC裝置(501)的鏈路狀態(tài)請求的鏈路狀態(tài)響應(yīng)消息而發(fā)起;以及 設(shè)置另一個自舉代理(502 )作為朝向所述自舉服務(wù)器(503 )的下一跳。
      9.如權(quán)利請求I所述的方法,其進一步包括: 所述PLC裝置(501)執(zhí)行以下操作: 響應(yīng)于確定在超時時段到期時沒有接收到來自所述自舉服務(wù)器(503)的?;钕⒍貜?fù)(a)_ (e)。
      10.如權(quán)利請求9所述的方法,其中所述超時時段大于另一超時時段,所述自舉服務(wù)器(502)被配置成在所述另一超時時段后將所述PLC裝置(501)指定為不可達。
      11.一種電力線通信(PLC)裝置(503),其包括: 處理器(1302);和耦合到所述處理器的存儲器(1303),所述存儲器配置為存儲所述處理器可執(zhí)行從而引起所述PLC裝置(503)執(zhí)行下列操作的程序指令: 維護用于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500)中多個PLC儀表的路由表; 從PLC儀表(501)接收加入請求(604),所述加入請求由自舉代理(502)轉(zhuǎn)發(fā)(605); 接受所述加入請求;以及 更新所述路由表以添加對應(yīng)于所述PLC儀表(501)的記錄,所述記錄將所述自舉代理(502)設(shè)置為朝向所述PLC儀表(501)的倒數(shù)第二跳(607)。
      12.如權(quán)利請求11所述的PLC裝置,其中所述PLC裝置(503)是PLC數(shù)據(jù)集中器(114),并且其中所述處理器(1302)包括數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、片上系統(tǒng)(SoC)電路、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、微處理器或微控制器。
      13.如權(quán)利請求11所述的PLC裝置,其中在所述PLC儀表(501)接收到由所述PLC儀表(113、501)傳輸給網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500)中的多個全功能裝置的每個的一跳廣播請求消息的響應(yīng)后,并且在所述PLC儀表(501)已經(jīng)至少部分基于所述響應(yīng)選擇所述多個全功能裝置中的一個作為所述自舉代理(502)后,所述自舉代理(502)轉(zhuǎn)發(fā)加入消息(601-603)。
      14.如權(quán)利請求11所述的PLC裝置,所述處理器可執(zhí)行的程序指令進一步引起所述PLC 裝置(503): 將鏈路狀態(tài)請求傳輸?shù)剿鯬LC儀表(501);以及 一旦確定在超時時段到期后沒有接收到對應(yīng)于所述鏈路狀態(tài)請求的鏈路狀態(tài)響應(yīng),則基于所述路由表嘗試識別到所述PLC儀表(501)的新路由。
      15.如權(quán)利請求14所述的PLC裝置,所述處理器可執(zhí)行的程序指令進一步引起所述PLC 裝置(503): 響應(yīng)于識別所述新路由,而通過所述新路由向所述PLC儀表(501)傳輸改變下一跳請求,其中所述超時時段小于另一超時時段,所述PLC儀表(501)配置為在所述另一超時時段后嘗試重新加入所述網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
      16.如權(quán)利請求14所述的PLC裝置,所述處理器可執(zhí)行的程序指令進一步引起所述PLC 裝置(503): 響應(yīng)于無法識別所述新路由,將所述PLC儀表(501)標記為不可達。
      17.一種具有存儲于其上的程序指令的有形電子存儲介質(zhì),當(dāng)所述程序指令由電力線通信(PLC)裝置(501)內(nèi)的處理器執(zhí)行時,將引起所述PLC裝置執(zhí)行以下操作: 至少部分基于傳輸給所述多個其它PLC裝置的一跳廣播請求消息的響應(yīng),選擇網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(500)中的多個其它PLC裝置中的一個作為自舉代理(502),所述自舉代理(502)具有到PLC數(shù)據(jù)集中器(503)的最低路徑代價(601-603); 通過所述自舉代理(502)將加入請求發(fā)送給所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503);以及 將所述自舉代理(502)設(shè)置為朝向所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503)的下一跳。
      18.如權(quán)利請求17所述的有形電子存儲介質(zhì),其中所述PLC裝置(501)包括對應(yīng)于到所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503)的路由的信息,并且不包括對應(yīng)于其它路由的信息。
      19.如權(quán)利請求17所述的有形電子存儲介質(zhì),其中所述程序指令執(zhí)行時會進一步引起所述PLC裝置(501): 接收由所述PLC數(shù)據(jù) 集中器(503)發(fā)起的改變下一跳消息,以及將另一個自舉代理設(shè)置為朝向所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503)的下一跳。
      20.如權(quán)利請求17所述的有形電子存儲介質(zhì),其中所述程序指令執(zhí)行時會進一步引起所述PLC裝置(501): 響應(yīng)于確定在超時時段到期時未接收到來自所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503)的?;钕?,選擇所述多個其它PLC裝置中的另一個作為所述自舉代理,其中所述超時時段大于另一超時時段,所述PLC數(shù)據(jù)集中器(503)配置為在所述另一超時時段后將所述PLC裝置(502)指定為 不可達。
      全文摘要
      本發(fā)明描述了用于電力線通信(PLC)的路由協(xié)議的系統(tǒng)和方法。方法可以包括將一跳廣播請求傳輸給網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個PLC裝置;以及從每個裝置接收響應(yīng)(601)。方法還可包括選擇裝置中的一個作為自舉代理(603);將加入請求通過自舉代理發(fā)送到自舉服務(wù)器(604);以及響應(yīng)于成功加入網(wǎng)絡(luò)而設(shè)置自舉代理作為朝向自舉服務(wù)器的下一跳(607)。另一方法可以包括為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的多個PLC裝置維護路由表;接收來自PLC裝置的加入請求(604、605),接受請求;以及更新該表以添加對應(yīng)于PLC裝置的記錄,該記錄將自舉代理設(shè)置為朝向PLC裝置的倒數(shù)第二跳(606)。
      文檔編號H04B3/54GK103238298SQ201180058209
      公開日2013年8月7日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
      發(fā)明者R·阿南森瑞士南, S·杜, X·路 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司
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